如何从照片创建3D模型

大白宫-从照片创建的3D模型

如果您希望通过照片创建3D模型,那么我们将为您提供完美的文章。
我们将向您展示如何从头到尾进行方法,照相和创建照相配光。

什么是3D建模

在白色背景上盘旋的埃菲尔铁塔的两个3d模型的移动gif

自从黎明起,艺术家就一直在尝试复制我们对周围世界的体验。3D打印和建模只是等待克服的另一个障碍。
现在,随着3D打印机的出现,我们几乎可以做到了。我们只需要制作要打印的模型即可。我们称将一系列图像转换为3D模型照相配光的过程。
3D模型就是这样,具有三个维度的模型。照片可能具有高度和宽度,但缺乏深度。这本质上是不现实的。
您无法绕过2D模型并从各个角度查看它。使用3D建模,您可以消除该边界,从而使查看者可以完全看到该项目。
先进的计算机程序可以帮助我们制定这些计划,并且已经完成了很多年。工程师,设计师和建筑师多年来一直在使用3D建模机器。
3D建模是展示您的艺术作品的下一步。他们也带来了很棒的礼物,距离创建3D拼图游戏仅一步之遥。
您也可以使用此技术重新访问您曾经去过的位置。使用图像,您可以创建一个虚拟的世界,事后可以“四处走动”。
这些可能不适用于3D物理零件,但过程相同。
如果您真的很喜欢巴黎的艾菲尔铁塔,那么您可能希望在地幔上写一个真实的作品。利用当今的技术,这是可能的。

为什么要使用3D建模

用光测技术创建的经典建筑外的圆柱的3D模型令人印象深刻

好吧,为什么不呢?原因包括从旅行中创建非常特殊的回忆到从拍摄的对象中创建3D对象。
如果您是建筑摄影师,建筑师或从事类似领域的工作,则可以为现有对象创建完美的副本,这很有用。
将空的3D空间与CGI相结合,可使室内设计师有机会展示可能的设置。甚至犯罪专家也使用此过程以数字方式返回现场。
最重要的是,产品摄影师使用3D建模,因此观看者可以从各个角度观看产品。在侧面可能与正面不同的地方,这一点很重要。
具有互动性的内容使查看和使用它们的人员更易于访问。产品一旦被拾取就很难放下,3D图像和模型弥合了数字“平地”与现实之间的鸿沟。
要创建照相测距法,您首先需要从各个角度拍摄对象或物品。如果最终图像为360°,则需要在考虑相同视角的情况下进行捕获。
需要使用诸如Motion静止图像(SfM)程序之类的软件来将图像渲染为其最终组件。这些并不是什么新鲜事物,因为许多专业人士已经使用了这些年来。
对于摄影师来说,它们是新的。他们看到了将空间变成3D片段的好处。在当今世界,我们现在可以使用3D打印机-我们可以拥有它们并在日常生活中使用它们。
#NEWPALMYRA在线社区和数据存储库 是3D建模的最佳示例之一  。他们正在尝试使用与我们使用的相同技术来重建巴尔米拉的古代遗址。
其他项目(例如这些虚拟 房间)已使用3D建模软件进行了完全渲染。

相机

摄影器材

在白色背景上的曼富图三脚架-从照片创建3D模型

您可以为此使用任何相机,但是您需要考虑一些事项。一个单反如佳能或尼康会给你很多的设置,让您可以在原始照片,并提供高质量的图像。
有关为什么要进行原始拍摄的更多信息,请参见我们的原始Vs。Jpeg的文章在这里。
我使用佳能5D Mark III,因为它是全画幅的。如果您想了解全画幅意味着什么以及它对相机的作用如何,请阅读我们的《全画幅与裁剪》一文。
为此,我使用了佳能24-70mm镜头。这是由于需要广角而没有大量失真(在超广角镜头中发现)。
除了这些之外,您唯一需要的是坚固的三脚架。我将Manfrotto  MT055XPRO3 与  Manfrotto 327RC2操纵杆 球头一起使用。完全伸展后
,三脚架使我可以从头顶射击(我为6’2“)。
另一个好处是,细节是,两条腿都被橡胶覆盖了。
当您在冬季天气外拍摄时,三脚架是一块冷磁铁。这会很快变旧,尤其是当您没有手套时(我讨厌戴手套射击)。
橡胶没有像金属那样冻结我的手。
当然,您可以使用快门释放按钮,相机手套和气泡水平仪,但我认为这不是必需的。
首先,我们并不是以很慢的快门速度拍摄的。另外,相机已经配备了快门定时器和内置水平仪。

相机设定

在手动模式下更改相机设置的近摄-Photogammetry

对于相机设置,可能的最低ISO可以为您提供最佳质量的图像。有了三脚架,我就可以以ISO 100拍摄。这是我将相机设置的第一件事。
接下来,我设置光圈。我知道我的景深至少必须是中级水平。一个浅景深(大光圈)只会把我的焦点主题的小区域。
我不需要聚焦整个场景,因此我不需要使用高于f / 5.6的任何东西。
最后,以上两个设置给了我快门速度值。我将其保留到最后,因为它在我们的主题中并不重要。如果我们正在拍摄运动物体,则快门速度可能是要考虑的首批设置之一。
在使用三脚架时,相机抖动或慢快门速度都不是问题。我拍摄的最终值大约是1/100秒。
这可能会更快,但我还会通过1档过度曝光图像。
通过将EV设置为+1曝光,我可以确保相机能够照亮雕像以进行正确的曝光。那天阴云密布,周围的位置被白雪覆盖。
这会推动我的自动设置使图像变暗,从而使灯光中的细节变得清晰并突出显示场景区域。
在过度曝光场景中,我设法将细节保留在黑色和阴影中。毕竟,雕像是我的主题,而本地区域不是问题–最终的3D模型中将不会包含该雕像。
对于这些设置,我在相机上使用了手动模式。这使我可以更改所需的任何值,而不会影响其他设置。
我不明白您为什么要使用光圈或快门优先模式。

软件

这是我们使用软件从照片创建3D模型的地方。首先,我们需要将图像保存为Jpeg或Tiff格式。如果使用原始格式拍摄,则需要使用图像编辑器进行转换。
现在是更改图像任何部分的绝佳时机。在将它们上传到SfM(Motion的结构)软件之前,需要执行此操作。调整曝光或将图像转换为黑白图像。
对于3D建模,我们将使用Agisoft Photoscan。您可以在此处下载免费试用版,在花费$ 180之前即可使用该软件。
但是,请注意。免费试用版不允许您保存或导出项目。这是查看3D模型成形的好方法,但是如果不激活软件就无法完成项目。
Regard3D和  VisualSfM 是Agisoft Photoscan用于摄影测量的两种替代方法。
Regard3D是一个动态结构程序,可以通过一系列照片创建3D模型。该软件可以在Linux,Mac和Windows上运行,并且完全免费。
VisualSfM是另一个GUI应用程序,它使用一系列图像进行3D重建。它也免费供个人使用,并且还可以在Linux,Mac和Windows平台上使用。
要创建网格并清洁图像,还有其他选项。 AutoDesk Maya是一个很好的选择,Mesh Mixer也是如此。Maya有免费试用版,但Mesh Mixer是免费的。

Sceaux Castle-皮埃尔·穆隆(Pierre Moulon)创建的3D模型
城堡城堡–皮埃尔·穆隆

示例–雕像

哈里·希尔·班霍尔兹雕像在布达佩斯自由广场(Szabadságtér)

对于我的示例,我想尝试一些中小型的东西。我的理由是,这是我第一次尝试此过程。
我不想浪费大量的时间来拍摄一些非常重要的东西,以发现自己错过了一些东西。
这就是为什么我试图捕获位于布达佩斯自由广场(Szabadságtér)的Harry Hill Bandholtz雕像的原因。它很小,足以捕捉不到一百张图像,我可以在360°范围内移动。
我在拍摄时发现了这座雕像的更多好处。稍后我将介绍这些。
我还选择了雕像,因为我想避免反射或发亮的表面。这些对象可能会对您的最终渲染造成破坏,并且不会在最终结果中显示真实图像。
拍摄时,我想要阴天。这样可以确保光线不刺眼,并均匀地照射在对象上。
如果您必须在晴朗的一天拍摄,那就去早上或晚上。这将意味着太阳不在物体上方。

地点

位置搜索以选择主题以从照片创建3D模型

仔细选择您的位置。拍摄巨大的建筑物或纪念碑会导致很多问题,而这些问题将很难同时解决。另外,看看您是否可以在加入大联盟之前先击球。
如果选择太大的物体,则可能会导致无法同时将整个主题适合您的画框。您可能还会发现您无法轻松地走动它,或者某些区域可能是禁止进入的。
最重要的是,大型结构需要越来越多的图像。我们的过程将需要很多重叠。大约80%。因此,拍摄大型建筑物可能会迫使您外出数小时。
这不仅令人沮丧和无聊,而且可能也很冷。自然光量可能会发生巨大变化。
我的建议是先进行位置侦查。带上相机出去,考虑将三脚架留在后面。找到一个主题并进行一些参考拍摄。
您可以轻松地曝光主题吗?您和您的主题之间是否有物体?您可以360度环绕拍摄对象吗?
如果没有,请尝试其他方法。从理论上讲,您根本不必外出。例如,您可以在家中找到一个大花瓶,并使用相同的技术。
这样,您就可以练习所需的所有内容,并花些时间在每个镜头上。这将在以后在现场尝试时提供帮助。

方法

从不同角度拍摄同一雕像的三联画以创建照相测距法

因此,您了解设置,了解位置和设备。我们如何处理摄影?好吧,我们需要考虑全景成像。
全景是通过从许多相机角度拍摄场景而无需实际移动而创建的。
拍摄照片,沿同一轴(水平或垂直)移动相机,然后再次拍照。重复此过程,直到捕获了整个场景。它可以覆盖360°的视野。
将这些图像缝合在一起时,将获得一张显示整个场景的图像。当您使用的视野重叠时,这非常好用。
这使软件可以正确匹配图像。
我们在这里使用相同的过程。正如我之前所说,我们需要有大约80%的重叠。我们拍摄的每张新图像都需要比上一张多显示20%的场景。
这就是为什么我们要以纵向拍摄。这使我们能够获得整个主题的高度。
接下来,对于放置相机和三脚架的每一步,我们都需要拍摄一个迷你全景图。这将为我们提供主题的长度,并确保重叠。
因此,我们将移动相机,拍摄三张图像,然后再次移动相机。

射击

通过取景器从不同角度看到的同一雕像的三联画,以创建照相配光
拍摄照片以创建雕像的照相配光图

这三个图像将遵循一个简单的过程。第一个将在中间出现主题拍击声。第二个,主题将停留在左三分法则交叉点上,第三个将休息在右交点上。
在这里,我看到了选择学科的好处。当我拍摄一个男人的雕像时,我能够将雕像的头部作为一个很好的参考点。
在所有三个图像中,我的头都保持在最高的三分之二的网格线上方。
我还能够将他的头直接放在两个交叉点上,这意味着我保持他的位置恒定,并且每次移动摄像机时都允许我使用相同的参考点。
幸运的是,我从雕像周围的树篱中选择的距离使我相距甚远。在每次拍摄中,三脚架都在大约一米远处。
这使我能够使用所有三个摄影机角度完美地捕捉雕像的底部。
首先,这是我应该考虑的事情。
我直接在雕像前开始。这样做的原因是要确保方形底座为我提供了平坦的参考点。
通过使用相机实时显示上的三分法网格,我可以将所有内容平直排列。 头部位于镜头中间,头部在最上方的网格线上方。我使用相机上的水平仪来确保水平仪水平。

如果您使用的是佳能DSLR,则可以通过按几次“信息”在实时显示模式下找到它。
接下来,我用水平仪转动相机,使头部坐在左上角的网格交叉点。捕获的第三张图片的头部位于右上交叉点。

我通过正确的两个中等步骤更改了我的位置。距最后一个位置约一米,我在上面重复了上述三个步骤。我在雕像周围做了整个过程,可能要花30分钟。
下面是一张粗略的图纸,显示了我拍摄了多少张图片以及从哪个角度拍摄。我从44个不同位置拍摄了132张图像,覆盖了雕像的整个360°视角。
在每个位置,我拍摄了三张图像。

处理

屏幕截图显示了如何从照片创建3D模型
屏幕截图显示了如何从照片创建3D模型

步骤1 –安装软件
转到Agisoft Photoscan网站并下载软件。安装并运行。如果您正在使用演示,请单击“ 在演示模式下继续使用Photoscan Professional”

步骤2 –添加和对齐图像
单击工作流程 -> 添加照片。找到您的Jpegs所在的文件夹。接下来,在左侧浏览器窗口中选择每个图像。您可以使用Ctrl / Cmd + A来执行此操作。
返回工作流程 -> 对齐照片。将精度设置为“ 最高”,将通用预选择设置为“ 禁用”。在“ 高级”下,将“ 关键点限制”设置为100,000,并将“领带点”限制设置为40,000。
确定。根据计算机的速度和所使用的图像数量,这可能需要长达一个小时以上的时间。

故障排除

自动摄像机分配问题

屏幕截图显示了如何从照片创建3D模型
屏幕截图显示了如何从照片创建3D模型
屏幕截图显示了如何从照片创建3D模型

我遇到的第一个问题来自Agisoft Photoscan使用的默认相机分配。
当我第一次看模型时,我很失望,雕像没有我所希望的那么尖锐和“饱满”。镜头中出现了树木和周围的物体。

部分原因是软件读取了6-8个相机角度之间的错误位置。我相信该程序在正确放置相机时遇到了问题。
我尝试独立移动这些文件,但选择将文件重命名为更连贯的文件。文件名具有相机指定的原始名称。

更改文件名并重新创建3-D模型后,该程序设法正确放置了摄像机。您可以在下图中看到差异。
您可以通过多种方法来更改摄像机的位置,但是诚然,我发现它太复杂了。这个过程对我有用,所以我不需要再看了。

一种方法是重新开始,然后尝试重新对齐照片。添加照片,然后转到“ 工作流程”>“对齐照片”
在“配对预选”下的对话框中,将其从“禁用”更改为“通用”。
这可能会解决问题。发生的事情是,该软件花了更多时间考虑您的相机位置以及图像重叠的位置。
就是这样。您现在知道了如何根据照片创建3D模型。